TOS:详解新公链 Aptos：性能、安全性与生态发展

BixinVentures很高兴宣布战略投资基于Move的高性能公链Aptos，此轮融资是延续今年7月下旬Aptos团队宣布的新一轮融资。本轮融资由FTXVentures和JumpCrypto领投，Apollo、GriffinGamingPartners、FranklinTempleton?、Superscrypt、CircleVentures跟投，上一轮投资者a16z和Multicoin也继续参与此轮投资。我们希望引入更多的战略合作伙伴来促进Aptos生态的发展，扩大使用场景，同时推动开发者社区的建设。我们也欢迎希望在Aptos上部署产品的创业者与我们联系，共建Aptos生态。

一条以安全和扩展性为主的的区块链

Aptos是一条全新的L1区块链，愿景是帮助数十亿人以公平、去中心化、无需许可的方式创建资产和访问网络。Aptos也被誉为Diem的「亲儿子」，Solana联合创始人Anatoly甚至认为相比其他的EVM区块链，Aptos才是Solana的直接竞争对手。Aptos由CEOMoShaikh和CTOAveryChing共同创立。CTOAveryChing曾是Meta内部最著名的Diem区块链的技术负责人。在加入Meta之前，Mo曾在Consensys、BlackRock和波士顿咨询集团工作，而Avery则在雅虎工作。Aptos团队的其他成员由博士、研究人员、工程师、设计师和战略专家组成，他们曾入职过Meta、Novi、Amazon、VMware等企业。

在本文中，我们将介绍Aptos之所以能实现高TPS的原因以及如何确保安全性，之后再介绍即将推出的路线图，最后我们也会告诉大家如何进入即将发布的主网。

一、性能

Aptos区块链旨在充分利用任何可用的硬件，并且使用并行执行事务的方法提升自身性能，目前能达到超过160kTPS和亚秒级的区块确定性。Aptos良好性能的关键是能够使用批量交易将交易层与共识协议分离来将交易生命周期模块化、并行执行引擎Block-STM以及新型状态同步机制来减少确定区块的时间。

1.?通过可用性证明实现批量交易

瑞士金融机构PostFinance将为客户提供加密货币服务:金色财经报道，瑞士第五大零售金融机构PostFinance表示，由于与受监管的数字资产服务提供商Sygnum Bank建立合作伙伴关系，将开始为其用户提供使用加密货币的途径。

PostFinance将首先为其250万客户提供购买、存储和销售BTC、ETH等加密货币的渠道，并将在适当的时候添加更多加密货币。（CoinDesk）[2023/4/5 13:45:43]

在交易发送的过程中，验证者将把交易分组为批次，并在达成共识后合并进区块。执行、存储和账本认证都是批量处理的，这种操作可以优化排序体系，减少操作步骤和并行执行。

事务处理生命周期

交易以批次的形式在验证者之间传输。之后，验证者将在每个批次摘要上签名，在收集到超过?验证者的签名时会形成可用性证明(PoAv)。PoAv确保交易批次将由至少?诚实的验证者存储在本地，之后他们可以在执行之前检索交易批次。因此，交易过程中可以仅使用每个块中所需的批处理元数据和证明进行排序，从而提高交易TPS并最大限度地减少确定区块的时间。

但是，连续的批量交易传播可能会引发DDoS攻击，从而导致验证器内存不足并崩溃。针对此问题，Aptos将每批交易都附带一个时间戳，以帮助验证者进行垃圾交易收集，这样做也有助于释放内存。

2.并行执行引擎：Block-STM

Block-STM是一种高效、多线程的并行执行引擎，理论上高达160kTPS。与其他并行执行技术相比，Block-STM预先声明了所有依赖项，避免对事务造成限制或强制将其分解为小部分，Block-STM可以在预设的事务顺序内检测访问冲突，从而提取最多的事务处理。

以下是Block-STM的关键特征：

市场调查机构：英伟达可从ChatGPT赚取3亿美元:3月7日消息，市场调查机构TrendForce集邦咨询公布的最新报告指出，如果以英伟达A100显卡的处理能力计算，运行ChatGPT将需要使用到30000块英伟达GPU。目前英伟达A100显卡的售价在10000-15000美元之间，该售价取决于OpenAI需要多少显卡，以及英伟达是否会为AI公司提供订单折扣。TrendForce预估英伟达可以赚取超过3亿美元。[2023/3/7 12:46:36]

乐观并行控制：交易会以Optimistic的方式执行，并在执行后完成验证。如果验证不成功，事务将被重新执行，所有关联的事务都需要重新验证才能被提交。

多版本数据结构：对同一位置的所有写入与其关联的版本一起存储，以避免每次有新事务时发生同时写入的冲突

验证：在执行期间，事务被分为读集和写集。在验证期间，读取集合中的所有内存位置将返回的版本与写入集中的相应版本进行比较。

协作时间表：通过基于计数的方法协调线程之间的验证和执行任务。

动态依赖估计：所有失败的验证都将导致一个「ESTIMATION」值记录在关联写入集的多版本数据结构中。这将确保所有未来的事务在继续之前将等待任何依赖关系确保得到解决。

总的来说，Block-STM使用协作调度器和多版本数据结构来估计预先设置的事务顺序的依赖关系并减少中止情况。然后Block-STM会使用一系列原子计数器来确保可以提交整个块。

3.状态同步

状态同步是Aptos架构设计的关键，以下是他们的关键特性：

完成时间短：通过节点之间数据的快速传播，从而减少事务处理的时间

最新共识：通过将崩溃或新的验证者带到最新的区块链状态

数据正确性：防止恶意行为者修改或审查网络中的数据；?

更加去中心化：通过提高轮换活跃验证者集的频率，以及允许更多节点在更短的时间内上线。

可升级性：验证节点的管理和配置通过链上状态进行从而实现快速和可升级性

CZ：Binance并非中国公司，与中国毫无关联:11月24日消息，Binance 创始人 CZ 在接受彭博社直播采访中表示：Binance 并非一家中国公司，与中国毫无关联。Binance 一直被误认为是中国公司，是因为我长得像中国人，但其实我作为加拿大公民已有 30 年时间。[2022/11/24 8:03:55]

为了构建这种状态同步协议，Aptos必须确保能够：

?持久存储：防止机器故障并通过RocksDB实现数据分发

?可验证的区块链：通过验证器验证已提交交易的默克尔根和结果状态

?信任基础，防止恶意修改区块链数据。

从而允许验证者随时通过创世块和受信任的路径点同步到区块链。并且Aptos可以以超过10kTPS的速率与其他节点进行状态同步，具有亚秒级的区块确定性和适度的硬件要求。

数据预取：通过在处理之前预取交易数据来减少网络确定区块的时间

流水线执行和存储：通过分离事务执行和存储持久性来增加同步的TPS。

对等监控：通过对行为、与验证者集的距离和本地评分的对等监控，在请求新的区块链数据时优化对等选择。

数据缓存：通过在内存中存储通常请求的数据项和响应来减少存储的读取负载

存储清理：通过从存储中删除不必要的交易和区块链数据来防止存储随着时间的推移而膨胀。

Aptos团队为了匹配Block-STM而实现100K+TPS，已经确定了接下来要进行的优化：

批处理事务：通过验证批量交易与单个交易的证明来减少昂贵的验证和存储

网络压缩：通过压缩传输的数据和序列化的数据分布来优化带宽以实现可扩展性

更快的存储写入：通过使用更高效的数据结构和存储配置或备用存储引擎来减少将区块链数据写入到存储的时间

并行数据处理：通过分片或其他方法启用并行数据处理与顺序状态同步

二、安全性

1.?智能合约编程语言-Move

美股集体低开，道指开跌约260点:金色财经报道，加息预期升温，美股集体低开，道指开跌约260点，纳指跌1.75%，标普500指数跌1.21%。三星等业绩不佳拖累芯片股多数走低，AMD(AMD.O)跌约6%，英伟达(NVDA.O)跌约5%，台积电(TSM.N)跌约3%。[2022/10/7 18:41:59]

Move最初是由Facebook开发的用于编写安全的智能合约。它与平台无关，支持跨区块链的共享库、工具和开发人员社区。Move语言的设计强调安全性，旨在避免许多Web3.0用户受害的情形，包括但不限于重入漏洞、令牌和性令牌批准等问题。

为了提供额外的保护，Move可以用MoveProver验证工具辅助开发，该工具允许开发人员为其应用程序的关键特征编写正式规范，并使用验证器在30秒内检查代码的执行正确性。

Move的最大优势是其资产的数据模型，它允许高度可组合性。Move资产是任意用户定义的类型，这意味着资产可以作为参数传递，存储在其他资产中，更重要的是，资产可以跨合约边界自由移动而不会失去其完整性。这与用Solidity编写的EVM类型的资产形成鲜明对比，它们永远被困在了定义它的合约中。

Aptos通过适配器层扩展了核心MoveVM的附加功能，其中包括通过Block-STM实现的并行执行，无需用户进行任何输入即可并发执行事务。

与Solidity、Rust、Ink!、Cairo相比，MoveGithub存储库虽总共有264颗星。目前的开发采用率较低。但随着Aptos的发展，我们愿意持续关注并跟踪该语言的使用情况。

2.共识机制：AptosBFT

Aptos的共识机制源自最初为Diem设计的HotStuff协议，该团队已经对它进行了它第4次迭代。以下是AptosBFT的关键机制：

拜占庭容错

网络在获得超过?恶意验证者同意才可能被威胁

一旦得到>?的验证者的确认，就保证交易已经完成

协议的活跃性与安全性分离

上市矿企Bit Digital7月开采142.5枚比特币，总储备达38135枚:据官网消息，总部位于纽约的上市矿企Bit Digital7月份共开采142.5枚BTC，环比上个月增长110.8%，此外Bit Digital7月还部署了12044台比特币矿机，算力增长1.09EH/s。截至7月31日，Bit Digital总哈希率为2.7EH/s，拥有38135枚BTC和731枚ETH的储备。[2022/8/9 12:11:29]

只要Aptos的BFT共识一直存在，网络就不会分叉

防止网络上的DDoS攻击

基于信誉的领导系统

使用最后提交的状态跟踪活动验证节点

分析链上状态并自动轮换领导节点以适应无响应的验证者情况

最大限度地减少停机时间的影响

此外，Aptos团队还在其他研究团队的工作产品上测试其下一代协议——包括Narwhal&Tusk、Bullshark以及更先进的衍生产品。

3.?密钥恢复和轮换协议

Aptos将支持任何账户轮换其私钥，其中包括验证者的共识密钥，以此减少密钥被盗的可能性。该团队还在研究可以直接集成到区块链帐户模型中的关键恢复方法。这将确保任何货币价值都不会因密钥丢失而损失，并会降低新加密用户进入区块链世界的门槛。

4.公开透明的交易预签名

Aptos将提供服务，在交易签名方面为用户提供预防措施。在签署交易之前，交易结果将以人类可读的形式显示，让用户了解他们授予的权限。加上以前的恶意攻击和智能合约的存储库，将有助于减少欺诈事件的发生。

三、发展路线图

测试网??

Aptos已经制定了他们的测试网路线图，为强大的主网发布做准备。下表涵盖了关键目标和重要时间表：

测试网提供了许多有价值的内容，使我们进一步相信主网的推出将会很稳健。以下是团队从过去的测试中得出的一些问题和应对措施：

在编写本文时，已记录了参与者在AIT3中的性能快照，节点可以自由脱离设置。AIT3已被转换为一个长期运行的测试网，为开发人员提供了一个稳定的环境。开发人员设置长期运行的测试网表明了对软件堆栈长期稳定运行的信心，为后面主网的成功启动做了一个铺垫。

在主网之后，团队将在第四季度运行AIT4，以进一步进行压力测试，并向更多验证器开放网络。我们将持续关注项目的进展。

四、Aptos资助计划

Aptos资助计划已于6月底宣布推出，并提供资金来加速dApp生态系统的发展。资助产品的细分赛道包括：

开发人员工具、SDK、库、文档、指南、教程

用于系统开发、治理、DeFi和NFT的工具和框架

核心协议贡献：代币标准、库、协议升级等。

开源和公共产品

指南方面的产品

五、生态现状

由于Aptos是一个非EVM链，因此可能存在关于它如何在生态系统内引导流动性的问题。在合作伙伴和投资者的帮助下，全链互操作协议Layerzero将在Aptos主网发布后接入其中，使得用户可以通过Layerzero进入Aptos生态，为Aptos提供流动性。目前Layerzero支持的区块链有以太坊、Optimism、Arbitrum、BinanceSmartChian、Avalanche等。

项目方面，Aptos核心存储库中有超过2,100个fork和3,800个star，现在有超过200个跨DeFi、NFT、游戏领域等项目希望在9月底左右部署在主网上。

以下是一些有意思的项目：

PontemNetwork

Pontem是Aptos生态系统中的早期项目之一，包括一个钱包和一个已上线的AMM。作为他们路线图的一部分，他们打算构建一个MoveVM和一个与MoveVM兼容的EVM。

MartianWallet

MartianWallet是一个加密钱包，它可以帮助用户管理数字资产和访问Aptos区块链上的dApp。它们将来可作为Chrome扩展程序和iOS应用程序使用。截止8月底，下载量已超过100,000次。

Switchboard

Switchboard是一种无需许可、可定制的多链预言机协议，用于通用数据的投喂和可验证的随机性。他们在Solana上直播并且近期在宣布了他们在Aptos上的devnet。Switchboard已经集成了一些值得注意的项目，比如TusnamiFinance、HoustonSwap和EconiaLabs。

Econia

Econia是一个运行在DecNet上高并行DEX，采用的是链上订单簿的模式进行交易的撮合，由于同意采用了Aptos的并行执行引擎Block-STM，在交易速度和效率方面有着显著的优势。

Topaz

目前处于内测阶段的Topaz是Aptos网络上的第一个NFT市场，为NFT创作者和艺术家提供了一个创作的平台。

DittoFinance

DittoFinance是Aptos的一个安全的去中心化流动性质押平台。目前Aptos上缺乏本地委托，它为无法运行验证器的用户提供质押收益。

HippoLabs

HippoLabs正在为Aptos生态系统构建一个聚合层，包括的功能有交易聚合器、各类交易所、文字传输、交易模拟API等

六、结语&思考

Aptos专注于构建快速、安全、可扩展和可升级的L1区块链。尽管Move编程语言的安全优势已得到充分证明，但开发者生态系统仍处于初期阶段，这可能会影响Aptos上dApp生态系统的发展。在更广泛的层面上，L1领域竞争激烈，随着诸多高性能L2的出现，对开发人员的吸引方面存在激烈的竞争，而这将影响生态系统的建设和随后的市场采用。

然而，3月份启动的AptosDevnet的成果令人鼓舞，有超过200个涉及DeFi、NFT、游戏等领域的项目要求部署在主网上。此外，6月启动的Aptos资助计划将会进一步激励开发人员增长和加速dApp的开发。

总体来说，我们认为团队有能力实现他们的愿景。最近上线的激励性测试网也证明了团队在非常积极主动的解决问题。我们也将持续关注项目的经济模型等信息。

如果您是Aptos网络上的创业团队，或是希望在Aptos上部署您的产品，欢迎随时跟我们联系，一起交流！

附录：完整节点和验证节点要求

请注意：上图是撰写本文时的要求，这些要求可能会随着时间发生变化

Aptos的完整节点并不参与共识。相反，这些节点重新执行Aptos区块链历史中的所有交易，并将结果存储在本地，当检测到验证器的任何违规行为时，他们将使用这些结果进行质疑并提供证据。

验证器节点运行分布式共识协议，同时执行事务并在本地存储结果。他们可以决定包含哪些交易以及以何种顺序执行。然后，BFT共识协议用于验证节点，以商定最终交易的分类账和执行结果。然后将其传播到完整节点，这些节点便可以执行其验证的流程。

来源：金色财经

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